相位控制装置在低压小型断路器瞬时脱扣测试中的应用

相位控制装置在低压小型断路器瞬时脱扣测试中的应用
一、前言
在低压电器行业，一批技术含量低，不能满足市场要求的断路器产品被淘汰出市场，同时具有高性能、高可靠性、高分断的断路器不断推出，广泛应用于各行各业。低压电器正向着小型化、智能化、高分断、可通信的方向发展。市场竞争也从以前的价格竞争转向技术和质量的竞争。一流的产品需要一流的设备来保证，随着对产品质量的要求不断提高，对保证产品质量的设备也提出了更高的要求。本文介绍一种相位控制装置在低压小型断路器瞬时脱扣测试中的应用。 二、分析
在低压塑料外壳式小型断路器瞬时脱扣测试中，按照GB/T109631999/9.10.2要求，B型断路器在接通3In（In为产品额定电流）时，断开时间应大于0.Is，接通5In应在0.Is内脱扣，C型断路器在接通5In 时，断开时间应大于0.1s，接通l0ln应在0.1s内脱扣。但在实际的测试中，调试人员在现有的设备上测试，产品的一次测试合格率只能达到98%-99%。为了保证产品质量，必须进行再次测试或提高内控测试标准，这样就降低了生产效率，增加了产品成本。为了解决这一问题，我们经过分析发现，出现上述现象的原因是现有测试方法和电流波形的特性造成每次输出的电流大小不一样，从而使得每次测试的结果有偏差。我国使用市电额定电压为220V，频率为50Hz的正弦波电源，在做小型断路器瞬时脱扣测试时，测试电路。
其原理是将220V的市电电压通过中间变压器变为0～15V的低电压，根据公式：P = UI，当变压器的功率P一定时，通过降低电压U，可以增大输出电流I，断路器以此电流I来进行等效测试，此电流也是呈正弦波变化，电流波形。
U：N匝线圈产生的感应电压（这里为变压器的输出电压）；
N：线圈匝数（这里为变压器的次级绕组匝数）；
△：线圈内磁通的变化量；
△t：磁通变化△所需的时间。
我们以A点和C点进行分析，当变压器在A点接通时，此时wt = 0，变压器初级电流ia1（t）=0，则输出电流为0。当变压器在C点接通时，Wt= /2，变压器初级电流icl（t）= ，达到电路中的最大值，此时磁通瞬间从0变化到电路中的最大值c=ic1（t） （L:变压器的电感），△t却很小，根据公式 可知，此时变压器的瞬时输出电压uC2（t）达到最大，也就是输出电流ic2（t）为最大。峰值表所测量的就是每次测试时电路中最大冲击电流i maX值。冲击电流的瞬时波形见。从以上分析可知，瞬时脱扣测试时，电路中的瞬时电流在A，C两个极限点时的差值是非常大的。在实际的测试中，虽然在A，C两点进行接通时的概率很小，但实际接通都是在AC和CD波形段或负半周的相同波形段中的不同点，因此其输出的瞬时冲击电流i maX的差值也是很大的。根据我们统计，其变化的误差接近15%，少数情况超过了20%。此误差对小型断路器瞬时脱扣测试的影响较大，测试的电流I越大，i（t）在A，B，C三点的差值也越大。所以造成每次测试的输出电流不一样，从而使得一次测试合格率不能达到100%。
三、相位控制器原理
根据以上分析结果，我们决定对现有的设备进行改进，开发了一种相位控制装置，简称相位控制器。其基本原理是：在测试人员每次踩下脚踏开关时，变压器的初级电源都是在正弦波的某一固定相位接通，使电流都在正弦波上的此相位开始输出，从而保证每次测试的输出电流的大小相等。为了分析方便，我们选择的导通点在波形过0点位置进行分析，即wt=2n。在实际使用中，要求导通点的相位wt=a条件下接通电路，a为全电路的功率因数角。导通点的相位可以通过相位控制器上的电位器进行调节，其电路框图。
其工作原理是：用两个可控硅代替电路中的交流接触器KM2；同步电路用于产生25ms的方形波，大于一个周期的时间20ms，在25ms内波形最少有两次过0点的机会，使同步电路能够在25ms的时间内准确捕捉到波形中的0点。本例选择的过0正上升沿的0点。计数电路的作用是保证测试的时间为瞬时测试要求的0.1s，0.1s刚好是电路中正弦波的5个周期。当同步电路捕捉到0点后，可控硅导通，变压器开始输出电流，可控硅导通时计数电路就开始计数，以正半波的波形产生计数脉冲，计数电路的作用是保证在调试人员每次踩下脚踏开关时，输入5个正弦波形来控制测试的时间为0.1S。5个周期过后，由双稳态电路输出信号使可控硅截止。脚踏开关闭合信号经整形电路市制成方形波，输入门控电路后，由双稳态电路来控制可控硅的导通。以上工作过程者是在脚踏开关闭合后同时工作的。各电路的波形。
四、结束语
在瞬时脱扣测试设备上安装相位控制器后，保证了调试人员每次踩下脚踏开关时，都是从同一个相位输出电流，从而使输出电流每次都基本相同。在输入电压相对稳定时，输出电流的误差小于3%，取得了良好的测试效果，使产品测试的一次合格率达到了100%，满足了产品的测试和新产品开发对设备的要求，提高了产品的质量和可靠性。